【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物检测，具体涉及检测癌症早期ctdna甲基化的红外-纳米孔联用系统。
技术介绍
1、血液中的循环肿瘤dna（circulating tumor dna，ctdna），是一种携带癌症特异性的遗传及表观遗传信息的片段化dna，因其甲基化模式与它们的细胞或组织来源一致，因此，ctdna甲基化可作为早期癌症筛查和预测的生物标志物。
2、常用dna甲基化检测系统虽各有优势但依然存在不足，如亚硫酸氢盐测序法过中亚硫酸氢盐对微量ctdna具有破坏性，不适用于早期癌症筛查；甲基化敏感的限制性内切酶法中所用酶存在消化不彻底产生假阳性的现象；基于pcr技术的微滴式数字pcr成本高且耗时。因此，目前对低丰度ctdna甲基化的检测依然面临着挑战，需要设计灵敏度和特异性更高的检测系统，实现微量ctdna甲基化的精准检测。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供检测癌症早期ctdna甲基化的红外-纳米孔联用系统，旨在通过红外辐射诱导纳米孔狭窄空间内甲基基团的特异性振动，从而实现更快速、更简便、灵敏度和特异性更高的ctdna甲基化检测。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：检测癌症早期ctdna甲基化的红外-纳米孔联用系统，包括：
3、变性模块，用于加热升温使ctdna变性成单链ctdna；
4、杂交模块，用于混合杂交探针dna和单链ctdna形成新的双链结构；
5、检测池，用于检测杂交后的双链dna分子，包括纳米
6、辐照模块，其通过红外发射源发射红外波段为2860-2970cm-1的红外辐照，照射纳米孔和待测dna分子，将红外光能量传递给纳米孔及待测dna分子；
7、采集模块，用于采集通过纳米孔的待测ctdna分子引起的电信号电流幅值和信号持续时间；
8、数据分析模块，用于计算分析采集待测患者ctdna分子中各片段的电信号和信号持续时间的变化数据，并输出检测结果。
9、上述方案的技术原理如下：该系统包括变性模块加热使ctdna变性成单链，在通过杂交模块使患者ctdna单链与探针dna杂交形成双链，在辐照模块的红外辐照下，甲基基团在纳米孔中振动产生电信号变化，通过灵敏检测区记录数据，并由数据分析模块进行分析。
10、采用上述方案有以下有益效果：
11、1、本方案通过辐射模块发射辐射的形式将红外光能量传递给纳米孔及待测dna分子，使得dna分子中特定基团产生振动，同时增加与纳米孔相互作用频率，达到使ctdna中甲基基团产生特征信号，实现低丰度ctdna甲基化精准检测的目的。
12、2、本方案通过纳米孔实现对甲基修饰的ctdna进行识别检测，具有无需标记、无需扩增、可实时检测的特点，能够通过纳米尺度的孔道检测低丰度物质，实现微量ctdna甲基化的精准检测的效果。
13、3、通过发射红外波段为2860-2970cm-1的红外辐照实现特定分子振动，使甲基基团产生不同的伸缩振动形式，通过产生明显、可分辨的特征信号，不仅提高纳米孔检测分辨率，降低ctdna甲基化检测浓度需求，还扩展了特异性检测范围，为绘制亚纳米尺度结构变化检测图谱提供新的途径。
14、进一步，变性模块具有温度控制功能，能够将加热温度控制在90-95℃。
15、所述检测癌症早期ctdna甲基化的红外-纳米孔联用系统的步骤一中，探针dna为与ctdna不完全互补的探针dna，当该探针与ctdna杂交后的dna双链在甲基化胞嘧啶处于碱基外翻状态。
16、有益效果：通过设计加热变性过程中温度控制在90-95℃内，既能够有效破坏ctdna双链结构，又有利于维持dna分子相对稳定性，降低dna分子热解损伤的风险。
17、进一步，探针dna为与ctdna不完全互补的探针dna，探针dna用于使ctdna中甲基化的胞嘧啶处在杂交后呈现碱基外翻的状态。
18、有益效果：通过设计使用不完全互补的探针dna，使得杂交后的dna双链在甲基化胞嘧啶处呈现碱基外翻状态，增加待测dna分子与纳米孔的相互作用概率，提高了甲基化修饰的识别分辨率。
19、进一步，探针dna的浓度调配为50-100nmol/ml。
20、有益效果：通过对探针dna的杂交浓度进行限定，有利于探针dna与ctdna单链的特异性结合，减少与其他dna的非特异性杂交，提高后续检测的准确性。
21、进一步，杂交模块具有温度控制功能，能够将杂交环境温度控制在50-70℃。
22、有益效果：通过控制杂交温度，使杂交反应在适宜的温度下高效进行，提高探针与ctdna之间的特异性结合。
23、进一步，杂交模块还具有ph值控制功能，能够将反应溶液ph值控制在7-7.5。
24、有益效果：通过控制杂交环境的ph值为7-7.5，营造了中性或弱碱的环境，增强杂交后dna分子的稳定性，同时能够提高杂交效率，缩短杂交所需要的时间。
25、进一步，杂交的反应时间控制在1-1.5h内。
26、有益效果：将杂交时间控制在1-1.5小时，有利于探针dna与ctdna目标序列的充分结合，降低非特异性结合的风险，缩短检测的周期。
27、进一步，采集模块包括灵敏检测区，灵敏检测区位于纳米孔上，灵敏检测区用于识别纳米孔与分子的接触，产生用于检测的电信号。
28、有益效果：通过设置纳米孔上的灵敏检测区，能够实时监测分子的通过情况，并准确记录电信号数据，为后续的数据分析和结果判定提供了可靠依据。
29、进一步，采集模块采集电信号的电流幅值包括ib电流幅值和ic电流幅值，ib电流幅值用于体现待测患者未甲基化ctdna的电流幅值阈，ic电流幅值用于体现待测患者甲基化ctdna甲基基团引起的电流幅值；
30、数据分析模块的分析过程为分析待测患者ctdna各片段的电信号电流幅值中是否存在异常ic值，并结合电信号持续时间进行判断，当待测患者ctdna某片段的电信号电流幅值中ic值大于该待测患者ctdna其他片段的电信号电流幅值中的ic值，并且该片段电信号持续时间大于其他片段电信号持续时间，输出“检测阳性”的信号标识，反之，其他情况输出“检测阴性”的信号标识。
31、有益效果：由于不同待测患者的ctdna分子的特性以及检测时ctdna的浓度不同，难以通过设定标准值分析电信号检测结果，本专利技术通过采集模块测量并区分ib电流幅值和ic电流幅值，能够有效的区分待测患者ctdna中未甲基化和甲基化的部分，并结合比较不同ctdna片段的电信号电流幅值和持续时间，能够提高识别出异常甲基化的ctdna片段的准确性，降低检测结果产生误差的风险。
32、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.检测癌症早期ctDNA甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的检测癌症早期ctDNA甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，变性模块具有温度控制功能，能够将加热温度控制在90-95℃。
3.根据权利要求2所述的检测癌症早期ctDNA甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，探针DNA为与ctDNA不完全互补的探针DNA，探针DNA用于使ctDNA中甲基化的胞嘧啶处在杂交后呈现碱基外翻的状态。
4.根据权利要求3所述的检测癌症早期ctDNA甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，探针DNA的浓度调配为50-100nmol/ml。
5.根据权利要求4所述的检测癌症早期ctDNA甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，杂交模块具有温度控制功能，能够将杂交环境温度控制在50-70℃。
6.根据权利要求5所述的检测癌症早期ctDNA甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，杂交模块还具有pH值控制功能，能够将反应溶液pH值控制在7-7.5。
7.根据权利要求6所述的检测癌症早
8.根据权利要求7所述的检测癌症早期ctDNA甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，采集模块包括灵敏检测区，灵敏检测区位于纳米孔上，灵敏检测区用于识别纳米孔与分子的接触，产生用于检测的电信号。
9.根据权利要求8所述的检测癌症早期ctDNA甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，采集模块采集电信号的电流幅值包括Ib电流幅值和Ic电流幅值，Ib电流幅值用于体现待测患者未甲基化ctDNA的电流幅值阈，Ic电流幅值用于体现待测患者甲基化ctDNA甲基基团引起的电流幅值；
...【技术特征摘要】
1.检测癌症早期ctdna甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的检测癌症早期ctdna甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，变性模块具有温度控制功能，能够将加热温度控制在90-95℃。
3.根据权利要求2所述的检测癌症早期ctdna甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，探针dna为与ctdna不完全互补的探针dna，探针dna用于使ctdna中甲基化的胞嘧啶处在杂交后呈现碱基外翻的状态。
4.根据权利要求3所述的检测癌症早期ctdna甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，探针dna的浓度调配为50-100nmol/ml。
5.根据权利要求4所述的检测癌症早期ctdna甲基化的红外-纳米孔联用系统，其特征在于，杂交模块具有温度控制功能，能够将杂交环境温度控制在50-70℃。
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：李苇，杨正林，
申请(专利权)人：四川省医学科学院·四川省人民医院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。